Přepíší se učebnice fyziky? Vědci jsou na stopě páté síle přírody!

Úvodní fotografie byla vygenerována pomocí ChatGPT

Čtyři základní síly: gravitace, elektromagnetismus a dvě jaderné interakce. Po desetiletí tvoří pilíře našeho chápání vesmíru. Přesto fyzikové stále narážejí na jevy, které tento rámec nevysvětluje. Nová studie mezinárodního týmu z Německa, Švýcarska a Austrálie naznačuje, že by uvnitř atomů mohla působit dosud neznámá „pátá síla“, natolik jemná, že jsme ji dosud nebyli schopni zaznamenat.

Stíny za hranicemi Standardního modelu

Standardní model popisuje částice a jejich interakce s neuvěřitelnou přesností – ale ne zcela dokonale. Nedokáže například vysvětlit původ temné hmoty, proč ve vesmíru převládá hmota nad antihmotou ani jak gravitaci popsat kvantově. Mnozí fyzikové proto předpokládají existenci dalších polí a částic, které by tyto mezery zaplnily. Jedním z kandidátů je hypotetická částice zvaná Yukawův boson, jež by mohla zprostředkovávat slabou sílu působící uvnitř atomových jader, mezi neutrony a elektrony.

Elemenrátní částice ve Standardním modelu částicové fyziky. Zdroj.

Experiment, který naslouchá atomům

Aby tuto možnost prověřili, vědci se nesoustředili na vesmírné jevy, ale na atomové přechody v pěti izotopech vápníku. Když se elektron v atomu přesune na vyšší energetickou hladinu, změna jeho energie odráží jemné detaily vnitřní struktury jádra, zejména počet neutronů. Tyto rozdíly lze znázornit pomocí tzv. Kingova diagramu, jehož tvar by měl být přesně předpověditelný podle známé fyziky. Pokud se ale měření od předpovědi odchylují, může to být známka nové interakce.

Tým výzkumníků provedl mimořádně přesná měření atomových přechodů a zjistil drobné, ale konzistentní odchylky. Ty by mohly odpovídat působení dodatečné síly zprostředkované částicí o hmotnosti mezi 10 a 10 miliony elektronvoltů (eV).

Kam směřuje pátrání po „páté síle“

Zatím není jisté, zda jde skutečně o nový druh interakce – nebo o dosud neznámý efekt v rámci stávajícího modelu. Vědci však poprvé dokázali přesně vymezit oblast, kde by tato síla mohla působit, a otevřeli cestu k novým experimentům.

Pokud by se existence páté síly potvrdila, šlo by o objev srovnatelný s revolucí, kterou kdysi přinesla kvantová fyzika. A i když potvrzení může trvat roky, jedno je jisté: atomy stále skrývají víc, než jsme si mysleli.